01 第1章 第1节 空间和时间（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦“空间和时间”核心知识点，系统梳理机械运动的定义，参考系的选取原则（任意、方便、实用）与判断方法（静物法、假设法），一维及二维坐标系描述位置的方法，以及时间轴上时刻与时间的区别，形成从运动描述到空间位置再到时间计量的完整学习支架。 资料通过思考辨析题强化物理观念，结合影星广告、战斗机加油等生活情境及典例分析培养科学思维，分层作业与实践应用提升科学探究能力。课中辅助教师高效讲解考点，课后助力学生回顾知识、查漏补缺，兼具教学实用性与学生指导性。

第1节　空间和时间 [学习目标]　1．了解运动的定义，初步形成参考系、坐标系及时间的概念。2．理解时间和时刻的区别，并能用时间数轴来描述物体运动过程中的时刻和时间。 知识点一　机械运动 1．机械运动：一个物体相对于其他物体的位置随时间的变化，简称运动。 2．参考系 (1)概念：用来描述物体运动的参照物。 (2)选取原则：参考系的选取是任意的，一般以地面为参考系。 (3)运动情况的界定：对于同一个运动，选择的参考系不同，描述运动的结果不一定相同。 1．思考辨析(正确的打√，错误的打×) (1)自然界中运动是绝对的，静止是相对的。 (√) (2)一个物体的运动情况与选择的参考系无关。 (×) 知识点二　空间位置的描述 1．位置的描述 物理学中，通常借助坐标系来描述物体的位置。 2．常见的坐标系 项目 一维坐标系 二维坐标系 用途 描述物体在直线上的位置 描述物体在平面内的位置 构成 (1)坐标原点；(2)正方向；(3)单位长度 2．思考辨析(正确的打√，错误的打×) (1)因为－5<5，所以在一维坐标系中，5 m的位置比－5 m的位置距离原点远一些。 (×) (2)若A、B两点坐标分别为3 m、－6 m，则两点相距9 m。 (√) 知识点三　时间的描述 1．时刻是指某一瞬时，时间是指两个时刻的间隔，通常都用t表示。 2．在表示时间的轴上，时刻用点来表示，时间用线段来表示。 3．时刻和时间的主要单位有秒、分、时，其符号分别为s、min、h。其国际单位是秒，符号是s。 　如图所示，甲、乙两同学的对话中，哪个指时间？哪个指时刻？ 提示：10分钟指时间，8点指时刻。 3．思考辨析(正确的打√，错误的打×) (1)时刻就是一瞬间，即一段很短的时间。 (×) (2)一分钟可分为60个时刻。 (×) (3)第2 s末和第3 s初指的是同一时刻。 (√) 某影星为某卡车做广告，为什么能在高速行驶的卡车之间气定神闲，摆出“一字马”姿势？ 提示：影星随车一起运动时，虽然相对于地面高速运动，但相对车是静止的，即随车一起共速运动。 考点1　参考系 参考系的四个性质 标准性 被选为参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的 任意性 任何物体都可以作为参考系，但在研究地表物体的运动时通常默认选地面为参考系 差异性 对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果可能不同 统一性 比较多个物体的运动或研究同一物体在不同阶段的运动时应选择同一个参考系 【典例1】　(双选)下列说法中正确的是 (　　) A．被选为参考系的物体是假定不动的 B．一乘客在车厢内走动的时候，就说车是运动的 C．研究地面上物体的运动，必须选取地面为参考系 D．质点运动的轨迹是直线还是曲线，与参考系的选取有关 AD　[宇宙间的一切物体都处在永恒的运动中，被选为参考系的物体是假定不动的，A正确；物体是运动还是静止，是相对于参考系而言的，在车厢内走动的乘客，在没有明确参考系之前就说车是运动的，是错误的，B错误；研究物体的运动时，参考系是可以任意选取的，C错误；同一物体的运动，选择不同的参考系所观察到的轨迹可能不同，D正确。] 　判断参考系的两种方法 (1)静物法：在明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系。 (2)假设法：假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与描述中的结果一致。若一致，该物体可能就是参考系。 [跟进训练] 1．(源自粤教版教材)如图所示，在风的作用下，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的A、B两条船上的旗帜分别向右和向左飘，下列关于这两条船的运动状态的说法正确的是(　　) A．A船肯定是向左运动的 B．A船肯定是静止的 C．B船肯定是向右运动的 D．B船可能静止 C　[根据河岸上旗帜的飘动方向可确定风是从左向右刮的；如果B船相对河岸静止，则B船旗帜应该向右飘，而题图中B船旗帜向左飘，说明B船一定向右运动，且运动得比风快；同理可确定A船可能静止，也可能向左运动，还可能向右运动，但运动得比风慢，只有选项C正确。] 考点2　坐标系的理解及应用 1．建立坐标系的两条原则 (1)坐标原点应建立在参考系上。 (2)坐标方向的选取要使对物体运动规律的描述尽量简便。 2．坐标系的种类 (1)一维坐标系(直线坐标系)： 描述物体在一条直线上的运动(如甲壳虫在直藤条上爬行)，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如图所示，若某一物体运动到A点，则此时它的位置坐标xA＝3 m，若它运动到B点，则此时它的位置坐标xB＝－2 m(“－”表示沿x轴负方向)。 (2)二维坐标系(平面直角坐标系)： 描述物体在一平面内的运动(如湖面上小船的运动)，即物体做二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。如图所示，对喷出的某滴水的运动定位，可以认为是质点A沿轨迹运动，位置在发生变化，通过坐标可以表示出来。 (3)三维坐标系(立体坐标系)：描述物体的空间位置。 【典例2】　如图所示是为了定量研究物体的位置变化作出的坐标轴(x轴)。在画该坐标轴时规定原点在某长直公路上某广场的中心，公路为南北走向，规定向北为正方向。坐标轴上有两点A和B，A点的位置坐标为xA＝5 m，B点的位置坐标为xB＝－3 m，下列说法正确的是(　　) ①A点位于广场中心南边5 m处　②A点位于广场中心北边5 m处　③B点位于广场中心南边3 m处　④B点位于广场中心北边3 m处 A．①③　　　B．②④　　　C．①④　　　D．②③ 思路点拨：(1)在直线坐标系上，要明确坐标原点、正方向和单位长度。 (2)根据位置坐标确定所在位置到坐标原点的距离。 D　[本题中规定原点在某长直公路上某广场的中心，向北为正方向，A点的坐标为正值，表示A点位于广场中心北边5 m处，②正确；B点的坐标为负值，表示B点位于广场中心南边3 m处，③正确，故正确选项为D。] 　描述物体空间位置的方法 (1)选定参考系，建立坐标系，明确坐标轴的原点、正方向及其标度大小。 (2)根据物体相对参考系的距离及方位，在坐标系中找出与物体位置相对应的坐标点，写出该点坐标。 [跟进训练] 2．如图所示，某人从学校门口A处开始散步，先向南走了50 m到达B处，再向东走100 m到达C处，最后又向北走了150 m到达D处，则A、B、C、D各点位置如何表示？ [解析]　本题考查坐标系的建立方法。可以以A点为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴的正方向建立坐标系，如图所示，则各点坐标为A(0，0)，B(0，－50 m)，C(100 m，－50 m)，D(100 m，100 m)。 [答案]　见解析 考点3　时间的描述 1．时刻与时间的区别和联系 时刻 时间(时间间隔) 区 别 时刻对应于物体所处的位置或状态 时间(时间间隔)对应于物体所经历的某段过程 时刻只有先与后，而没有长短之分 时间(时间间隔)没有先与后的区别，只有长短之分 在时间轴上，时刻用一个点表示 在时间轴上，时间用线段表示 联系 (1)两个时刻的间隔即为时间 (2)时间能够展示物体运动的一个过程，好比是一段录像；时刻可以显示物体运动的一个瞬间，好比是一张照片。由一张张连续的照片可以组成录像，一系列连续时刻的积累便构成了时间 2．用时间轴表示时间和时刻 (1)第1 s内、第2 s内、第3 s内、…、第n s内，指的都是时间，都为1 s。 (2)最初2 s内、最后3 s内、…、最初n s内，都是指时间，在数值上对应所述值。 (3)第1 s末(第2 s初)、第2 s末(第3 s初)、…、第n s末，都是指时刻。如图所示，第3 s末和第8 s初都是时刻，第5 s末和第6 s初是同一时刻(在时间轴上是同一点)。第2 s初到第3 s末的时间间隔为2 s。 【典例3】　(源自人教版教材改编)以下各种关于时间和时刻的说法正确的是(　　) A．列车员说“火车8点42分到站”指的是时间 B．“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的都是时间 C．“第1秒末”“最后1秒”指的都是时刻 D．轮船船务员说本班轮船离港时间为17点25分指的是时间 B　[“火车8点42分到站”指的是一个时间点，是时刻，故A错误；“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的是时间的长度，都是时间，故B正确；“第1秒末”指的是时刻，“最后1秒”指的是时间，故C错误；17点25分指的是一个时间点，是时刻，故D错误。] 　判断时刻与时间的两种方法 (1)根据上下文判断：分析所给的说法，根据题意去体会和判断。时刻对应的是某一瞬间或运动的状态；时间对应的是运动的过程。 (2)利用时间轴判断：画出时间轴，把所给的时刻和时间表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间。 [跟进训练] 3．关于图示时间轴上的时刻和时间间隔，下列说法正确的是 (　　) A．t1表示时刻，其含义是第1 s末或第2 s初 B．t3表示时刻，其含义是第2 s末或第3 s初 C．t1～t2表示时间间隔，其含义是2 s内 D．t0～t3表示时间间隔，其含义是2 s内 A　[t1表示时刻，其含义是第1 s末或第2 s初，故A正确；t3表示时刻，其含义是第4 s初或第3 s末，故B错误；t1～t2表示时间间隔，大小为1 s，表示第2 s内，故C错误；t0～t3表示时间间隔，大小为3 s，表示前3 s内，故D错误。] 1．下列哪些现象不是机械运动(　　) A．月亮绕着地球转 B．鱼在水中游 C．水蒸发的过程 D．“天宫”空间站绕着地球运转 C　[水蒸发的过程是物态的转化过程，不是机械运动，选项C错误。] 2．(源自人教版教材改编)宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时曾写下了一首诗，其中的两句是“卧看满天云不动，不知云与我俱东”，表达了他对运动相对性的理解。这两句诗涉及的参考系分别是(　　) A．岸和船　　　　　　　 B．船和岸 C．都是岸 D．都是船 B　[“卧看满天云不动”是以船为参考系，“不知云与我俱东”是以岸为参考系，则B正确。] 3．关于时间和时刻，下列说法正确的是(　　) A．时刻表示时间短，时间表示时间长 B．1 min只能分成60个时刻 C．学校作息时间表上的数字表示时刻 D．物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s初这1 s 的时间 C　[时间是指时间的长度，在时间轴上对应一段线段，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点，故A错误；1分钟可以分成无数个时刻，故B错误；学校作息时间表上的数字表示时刻，故C正确；在第5 s内指的是物体在4 s 末到5 s末这1 s的时间，故D错误。] 4．(新情境题，以战斗机空中加油为背景，考查参考系)阅兵时，战斗机飞越天安门上空展示空中加油。 (1)以战斗机为参考系，可以认为加油机是运动的还是静止的，请做出解释。 (2)以地面上的房屋为参考系，可以认为加油机是运动的还是静止的，请做出解释。 [解析]　(1)静止的。加油机相对于战斗机位置不变，以战斗机为参考系，加油机是静止的。 (2)运动的。加油机相对于地面上的房屋位置不断变化，以地面上的房屋为参考系，加油机是运动的。 [答案]　见解析 回归本节知识，完成以下问题： (1)参考系的选取有哪三个原则？有哪两种方法？ 提示：三原则：任意、方便、实用。 两方法：静物法、假设法。 (2)描述物体位置的坐标系有哪几种？ 提示：一维坐标系、二维(平面)坐标系、三维(空间)坐标系。 (3)时间和时刻在时间坐标轴上如何区分？ 提示：时间对应一段线段，时刻对应一个点。 追随拍摄法 追随拍摄法是摄影者手持相机在追随被拍摄动体时按动快门，使画面达到动中求静的效果，是摄影中的一种艺术表现手法。 运用追随拍摄法，拍摄姿势要正确，两腿要分开站稳，两手持稳机身，双臂夹紧，依靠身体灵活转动。角度要适宜，在拍摄动体的曝光过程中，镜头始终要不停地追随动体移动，切实做到在追随过程中曝光，在曝光过程中不停地追随，其画面特点是动体对象的影像清晰，背景十分虚幻，主体突出，有强烈的动感视觉效果，气氛十分逼真。 除最常见的平行追随拍摄法外，近几年又出现了弧形追随、斜线追随、旋转追随和纵向追随等拍摄法，提高了摄影艺术和摄影报道画面形象的表现力。 　追随拍摄汽车时，摄像头相对于汽车来说是运动的还是静止的？ 提示：以汽车为参考系，摄像头相对于汽车是静止的。 课时分层作业(一)　空间和时间 题组一　机械运动　参考系 1．下列各种运动中，不属于机械运动的是(　　) A．列车在飞驰　　　　 B．运动员在奔跑 C．信号在传递 D．水滴在下落 C　[物质的运动一般分为机械运动、热运动、电磁运动等类型。机械运动是指一个物体相对于其他物体的位置变化，简称运动。选项A、B、D列举的运动都属于机械运动，信号在传递则属于电磁运动，选项C符合题意。] 2．在暑假期间，王磊同学坐火车去杭州游玩，在济南站等待发车时观察相邻轨道上的另一火车，感到自己乘坐的火车在后退，下列相关分析正确的是(　　) A．王磊同学感到自己所乘火车在后退，选择的参考系是火车站的地面 B．王磊同学感到自己所乘火车在后退，选择的参考系是相邻轨道的火车 C．王磊同学相对于相邻轨道上的火车是静止的 D．王磊同学所乘火车的位置一定不变 B　[王磊同学感到自己所乘火车在后退，选择的参考系是相邻轨道上的另一火车，实际是另一火车向前运动了，故A错误，B正确；王磊同学相对于相邻轨道的火车是运动的，他乘坐的火车相对于相邻轨道的火车位置也在变化，故C、D错误。] 题组二　空间位置的描述 3．在描述在水平地面上爬行的蚂蚁的位置时，应选用的坐标系是(　　) A．直线坐标系 B．二维坐标系 C．三维坐标系 D．以上坐标系无法描述 B　[由于蚂蚁在水平地面爬行时位置的变动在平面内，所以应选择平面直角坐标系(二维坐标系)描述其位置，选项B正确。] 4．一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住。坐标原点定在开始下落点正下方2 m处，规定竖直向下为坐标轴的正方向，则小球接住点的位置坐标和从开始下落到接住的过程中坐标的变化量分别是(　　) A．－1 m，3 m B．1 m，－1 m C．1 m，2 m D．1 m，3 m D　[坐标原点选在开始下落点正下方2 m处，小球在距地面1 m高处被接住，规定竖直向下为坐标轴的正方向，由此建立坐标系。如图所示，可得接住点的位置坐标是1 m(B点)，而开始下落的点的位置坐标是－2 m(A点)，所以小球从开始下落到接住的过程中坐标的变化量是xB－xA＝1 m－(－2)m＝3 m，D正确。] 题组三　时间的描述 5．如图所示，时间轴上标注的线段和点分别指下列哪些时间间隔和时刻(　　) A．1 s、5 s B．1 s、第5 s末 C．第2 s内、第6 s初 D．第3 s内、第5 s末 D　[时间轴上的一段线段表示时间间隔，题图所示线段指第3 s内；时间轴上的点表示时刻，题图中的点指的是第5 s末或第6 s初，故D正确。] 6．下列关于民间俗语中所说的时间，理解正确的是(　　) A．表示做事得过且过时说“做一天和尚，撞一天钟”，“一天”指时间间隔 B．形容做事没有持久性时说“三分钟热度”，“三分钟”指时刻 C．形容事情不是一蹴而就时说“冰冻三尺非一日之寒”，“一日”指时刻 D．进行交通安全教育时说“宁停三分，不抢一秒”，“三分”和“一秒”均指时刻 A　[“做一天和尚，撞一天钟”中的“一天”指时间间隔，选项A正确；“三分钟热度”中的“三分钟”指持续的时间，表示的是一段时间，选项B错误；“冰冻三尺非一日之寒”中的“一日”指一段时间，选项C错误；“宁停三分，不抢一秒”中的“三分”和“一秒”均指一段时间，选项D错误。] 7．关于时间间隔和时刻，下列说法正确的是(　　) A．两个不同时刻之间的间隔是一段时间间隔 B．时间和时刻的区别在于长短不同，长的是时间，短的是时刻 C．第3 s末和第4 s初的时间间隔是一秒 D．第3 s内和第4 s内经历的时间间隔不一样 A　[两个不同时刻之间的间隔是一段时间间隔，A正确；时间是指时间的长度，在时间轴上对应一段线段，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点，B错误；第3 s末和第4 s初是同一时刻，时间间隔是零，C错误；第3 s内和第4 s内经历的时间间隔一样，都是1 s，D错误。] 8．如图所示，一条绳子长1.5 m，放在高0.8 m的桌子上，有一部分悬在桌外，留在桌面上的部分长1.2 m，以桌边上的一点O′为坐标原点，竖直向下为正方向建立坐标系，则绳的最低端B的坐标为(　　) A．x＝0.3 m　　　　 B．x＝0.5 m C．(0，0.3 m) D．(0，－0.3 m) A　[以桌边上的一点O′为坐标原点，竖直向下为正方向建立坐标系，建立的是一维坐标系，选项C、D错误；绳的最低端B在正方向上，且到坐标原点的距离为0.3 m，所以B的坐标为x＝0.3 m，选项A正确，B错误。] 9．(双选)甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，丙看到乙匀速下降。那么，从地面上看，甲、乙、丙三人的运动情况可能是 (　　) A．甲、乙匀速下降，v乙<v甲，丙匀速上升 B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升 C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v乙 D．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙<v乙 BD　[甲看到楼房匀速上升，说明甲相对于地面匀速下降。乙看到甲匀速上升，说明乙相对于甲匀速下降，则乙相对于地面匀速下降，且v乙>v甲。丙看到乙匀速下降，丙可能停在空中，也可能向上匀速运动，或者是丙也匀速下降，只不过下降速度小于乙的速度，故B、D正确。] 10．如图所示的时间轴，下列关于时刻和时间的说法正确的是(　　) A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，也可以称为2 s 内 B．t2～t3表示时间，称为第3 s内 C．t0～t2表示时间，称为最初2 s内或第2 s内 D．tn－1～tn表示时间，称为第(n－1)s内 B　[此题首先要注意时刻和时间分别对应于时间轴上的一个点和一段线段，其次要特别注意：(1)第n s末与第n＋1 s初为同一时刻；(2)n s内不等于第n s内，n s内指的是从0～n s末共n s的时间，第n s内指的是从(n－1)s末至n s末共1 s的时间。] 11．在匀速直线运动的火车上，一旅客不慎将公文包遗忘在餐车里，经1 min旅客从餐车回到座位，发现公文包忘拿了，立即返回餐车找到包，设旅客相对火车的速度大小不变，他从发现丢包到找到包所用的时间是多少？ [解析]　以火车为参考系，公文包相对于火车静止，人从餐车到座位和从座位到餐车的过程，在车上移动的距离相等，人相对于车移动的速度大小相等，故往返所用时间是相同的，即从座位到餐车的时间也为1 min。 [答案]　1 min 2 / 13 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